2.5. Измерение температуры и влажности воздуха.

Температура воздуха является одной из основных термодинамических характеристик его состояния.

Вследствие турбулентного состояния атмосферы каждая частица воздуха имеет свою температуру, которая отличается от температуры других частиц. Для получения устойчивых значений температуры воздуха на метеостанциях измеряют, среднее значение температуры воздуха за 3-5 минут, осреднение осуществляется за счёт инерционности термометров и радиационной защиты (будки).

Методика наблюдений регламентирует определение следующих характеристик температуры и влажности воздуха:

• температуры воздуха в срок наблюдений

• минимальной температуры воздуха за промежуток времени между сроками наблюдений

• максимальной температуры воздуха за промежуток времени между сроками наблюдений

• парциального давления водяного пара

• дефицита насыщения

• относительной влажности воздуха

• точки росы

Метод измерения.

Метод измерения температуры воздуха основан на использовании термометров, которые постоянно установлены в психрометрической будке на высоте 2 м. Влияние радиации на температурный режим термометра исключается радиационной запщгой (будкой).

Температура термометра определяется по изменению одного из термометрических свойств чувствительного элемента (спирта или ртути). Основным методом для определения влажности воздуха является психрометрический способ, который основан на измерении температуры воздуха и температуры смоченного водой термометра - температуры термодинамического равновесия между затратами тепла на испарение с поверхности смоченного водой термометра и притоком тепла к сухому термометру от окружающей среды.

Дополнительным методом определения влажности воздуха является сорбционный, основанный на изменении длины чувствительного элемента (обезжиренного волоса) при изменении влажности воздуха.

Средства измерения.

При наблюдениях за температурой воздуха на станциях применяются следующие средства измерения:

- метеорологический психрометрический термометр к станционному психрометру ТМ 4-1 (от -35° до 40°С) и ТМ 4-2 (от -25° до 50°С);

• метеорологический низко-градусный термометр ТМ 9-1 (от -60° до 20°С) и ТМ 9-2 (от -70° до 20°С);

• метеорологический минимальный термометр ТМ 2-1 (от -70° до 20°С) и ТМ 2-2 (от -60° до 30°С) и ТМ 2-3 (от -50° до 40°С);

• метеорологический максимальный термометр ТМ 1-1 (от -35° до 50°С) и ТМ1-2 (от-20°до70°С).

Для измерения влажности воздуха на станции используют следующие приборы:

• станционный психрометр, состоящий из двух термометров ТМ-4 (при температуре воздуха от 50° до -10°С)

• гигрометр волосяной метеорологический дополнительно к станционному психрометру.

Условия производства измерений.

Измерения температуры и влажности воздуха производятся в каждый срок наблюдений. Только максимальная температура воздуха между сроками измеряется до -36°С.

Измерение влажности воздуха по психрометру проводится при температуре воздуха до -10°С. При более низкой температуре существенно возрастает погрешность измерений психрометрическим методом. В результате определение влажности воздуха при температуре ниже -10° проводится по метеорологическому волосяному гигрометру, показания которого приводятся к показаниям станционного психрометра. Для этого при температуре от 10°до -10°С измерения влажности обязательно выполняют и по психрометру и по гигрометру. По результатам этих измерений строят переводной график. Этим графиком пользуются во всех случаях для перевода показаний гигрометра в значения относительной влажности.

Все средства измерений, применяемые для определения температуры и влажности воздуха (термометры и гигрометры) помещаются в будке защитной жалюзийной для метеорологических приборов. Будка установлена на метеорологической площадке в соответствии с наставлением таким образом, чтобы обеспечивать измерение температуры на высоте 2 м. от подстилающей поверхности.

В местах, где снежный покров на площадке может достигать высоты 1м. и более, следует иметь запасную подставку высотой 2,75 м. и лесенку к ней соответствующей высоты. На эту подставку необходимо переставлять будку зимой, когда высота снежного покрова на площадке достигает 60 см.

Производство измерений.

Измерения температуры и влажности воздуха проводятся в следующем порядке:

• отсчитываем показания сухого и смоченного термометров; при этом сначала отсчитываем сначала десятые доли градуса, а потом целые;

• отсчитываем показания минимального термометра по мениску столбика спирта (графа «спирт») и по штифту (графа «штифт»). Положение штифта отсчитывается по концу, который ближе к мениску спирта;

• отсчитываем показания максимального термометра;

• отсчитываем показания гигрометров (основного и запасного);

• встряхиваем максимальный термометр (до срочной температуры в срок наблюдений) и проводим отсчёт его показаний для записи в КМ-1;

• совмещаем конец штифта минимального термометра с мениском спирта (подводим штифт к спирту);

• повторно отсчитываем показания сухого термометра;

- при температуре воздуха -20° и ниже для вычисления добавочной поправки одновременно с отсчётом по сухому термометру отсчитывают показания и спиртового низко градусного термометра.

Отсчёты по всем термометрам проводятся с точностью до десятых градуса, отсчёты по гигрометру проводятся с точностью до целых процентов. Каждый отсчёт записывается сразу же после его проведения. При отсчётах по термометрам необходимо, чтобы глаз наблюдателя был расположен на одной высоте с концом столбика ртути или концом штифта. При температуре смоченного термометра ниже 0°С после отсчёта наблюдатель должен определить в каком состоянии находится вода на батисте: в жидком (вода) или твёрдом (лёд). При записи отсчёта по смоченному термометру рядом отмечается буквой «Л» наличие льда на батисте и буквой «В» наличие на нём воды.

Запись и обработка результатов измерений.

Отсчёты по психрометрическим термометрам записываются в строки КМ-1 и исправляются соответствующими поправками, которые берутся из прилагаемого к каждому термометру поверочного свидетельства. Поправки алгебраически суммируются с отсчётами по термометрам. Если полученная сумма имеет отрицательный знак, то она с этим знаком записывается в книжку КМ-1. Однако при положительной температуре знак «+» не ставится.

Если столбик ртути термометра выходит за пределы поправки в поверочном свидетельстве, то в отсчёт следует ввести поправку ближайшей шкалы.

При обнаружении неисправности сухого термометра и невозможности его замены, а также в случаях, когда столбик ртути термометра выходит за пределы шкалы, в книжку КМ-1 следует вместо показаний сухого термометра записать показания спирта минимального термометра или максимального термометра посте встряхивания. При этом в книжке КМ-1 следует сделать запись о данном факте и указать об этом в сопроводительном письме к материалам по перфорации. Отсчёты по низко градусному термометру при температуре -20° и ниже записываются в книжку КМ-1 в соответствующие графы строки "смоченный термометр", наблюдения по которому при этой температуре не ведутся. В таких случаях слово "смоченный" в названии строки следует зачеркнуть. Отсчёты по низко градусному термометру исправляются поправками, данными в поверочном свидетельстве.

По измеренным значениям температуры воздуха можно выбрать минимальную и максимальную температуру воздуха за любой установленный период.

По измеренным значениям температуры сухого и смоченного термометров и пользуясь «психрометрическими таблицами» можно определить парциальное давление водяного пара, относительную влажность воздуха, дефицит насыщения точку росы.

При температуре воздуха ниже -10° парциальное давление водяного пара, относительная влажность воздуха, дефицит насыщения и точка росы вычисляются по исправленным показаниям гигрометра и показаниям сухого термометра с помощью "психрометрических таблиц", после чего записываются в соответствующую строку книжки КМ-1. Определение характеристик влажности проводится с такой же точностью, как и при определении по значениям сухого и смоченного термометров. Примеры определения характеристик влажности по исправленным показаниям гигрометра приведены в «психрометрических таблицах». Показания гигрометра исправляются поправками, которые определяются по переводным графикам и таблицам, полученным из сравнений показаний гигрометра и психрометра в течение одного месяца до наступления устойчивых морозов (температура ниже -10°С)